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PCLD、ACLD拱壳建模及振动控制分析

史丽云  
【摘要】: 近几年来,PCLD(passive constrained layer damping)、ACLD(active constrained layer damping)作为一种新型结构得到人们的广泛研究,并应用于航空、土木工程和机械等领域。在结构振动控制工程实践中,采用粘弹性材料制成的粘弹性阻尼结构是一种十分有效的耗能减震控制装置,也是最早应用于土木工程结构减震的被动控制装置之一。它通过增加结构的阻尼、耗散结构的能量来达到减小结构地震或风振反应的目的,己成为土木工程中应用最广泛的控制装置。通过在阻尼结构上敷设一层弹性约束层,即可构成PCLD结构。它的减振效果优于自由阻尼结构,且具有结构简单、易于实现、控制频率宽、稳定可靠和低成本的优点。ACLD用智能材料(压电材料等)作为约束层,利用材料的机电耦合效应,主动改变阻尼层剪切变形,具有更高的自适应性,可适用于更宽的频率范围。 本论文主要研究两纵向边简支PCLD、ACLD拱壳的建模及振动控制。首先,根据线弹性薄壳理论和线粘弹性理论,并考虑粘弹性层(VEM)的剪切耗能作用,推导出了两纵边简支PCLD层合拱壳的整合一阶常微分矩阵方程。该方程组由12个独立的一阶常微分方程组成,每个变量都具有明确物理意义。在此模型的基础上,应用新型齐次扩容精细积分技术分析了两纵向边简支PCLD拱壳的动力学特性。其次,考虑压电材料的压电效应,求出了压电膜力的表达式,并结合PCLD拱壳的整合一阶常微分矩阵方程,推导出了两纵向边简支约束ACLD层合拱壳的整合一阶常微分矩阵方程组,并应用新型齐次扩容精细积分法分析了压电效应对ACLD层合拱壳自由振动特性的影响。


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